浅谈钢筋气压焊接施工工艺实践应用

2010-03-20楼俊丰赵国华于时振

黑龙江交通科技 2010年6期

关键词：卡具焊接设备直角

楼俊丰,赵国华,于时振

(浙江交工路桥建设有限公司)

1 工程概况

1.1 工程概况

宁波梅山大桥是连接梅山保税港区的的首座跨海大桥,属宁波市重点工程,合同价 2.77亿元。大桥位于宁波市北仑区春晓镇,桥梁总长1487m,主桥为75m+130m+75m连续刚构,南北引桥为 40m跨径现浇箱梁。

1.2 工程特点

大桥共有桩基310根,桩基直径分别为2m及1.5m,桩长在 50m至100m之间,矩形承台,主墩采用矩形双薄壁墩,引桥采用现浇实体墩。基础及下部结构钢筋规格主要为Φ25、Φ32,钢筋连接工作量大,钢筋焊接质量的好坏直接关系到大桥施工质量,是施工中控制的关键工序。

2 选择钢筋气压焊接施工工艺的原因

选择“钢筋气压焊接施工工艺”作为本项目的施工工艺,主要基于以下三方面考虑。

(1)目前我国建筑市场上常用的钢筋连接方法很多,但不同程度存在质量控制不稳定、劳动强度大、耗材大、施工成本高或不符合环保理念等问题;

(2)钢筋气压焊接技术能节约钢材、质量稳定、劳动强度低、施工环保,但根据最新调查显示该工艺在交通工程中应用不多,因此有必要对其施工技术进行研究总结并推广;

(3)结合本工程特点,本项目钢筋规格较多,在 Φ25～Φ32区间,钢筋用量比较大,且工期要求紧,质量标准要求高(争创“钱江杯”优质工程),选择一种合理经济且质量控制容易的钢筋连接方法非常有必要。

3 钢筋气压焊接施工工艺的可行性分析及目标

钢筋气压焊接施工工艺的可行性利弊分析。

(1)有利条件:钢筋气压焊接是利用氧气、乙炔把钢筋结合部位加热至塑化状态,同时加以适当压力,使其形成牢固接头的对焊法,影响焊接质量的主要因素与闪光焊接基本相同,为钢筋端面处理和接头熔融程度,只要克服这两个问题,钢筋连接合格率才能达到使用要求。

(2)不利条件:需采购钢筋气压焊接的设备,对该工艺是新的尝试,对施工工艺熟练掌控需要时间,如钢筋端面处理、焊接时火焰的调整等,在施工时可能会遇到一些不可预见的问题,需要摸索。

(3)凭借项目部质量管理人员多年施工经验,同时积极进行自主创新能力,在公司的大力支持下,可以克服不利因素,所以认为该施工工艺是可以付诸实施的。为此,成立了专门的梅山大桥钢筋气压焊接施工工艺研究小组,并制定了小组研究的目标:制定工艺流程,明确操作要点以指导施工,使得钢筋连接一次合格率达到98%以上。

4 探讨钢筋气压焊接施工工艺方案,并确定最佳方案

钢筋气压焊接施工工艺研究小组召开专题会议,围绕目标实现进行分析,通过咨询、资料查阅等方法,最终形成钢筋气压焊接实施的三种方案。

(1)方案一:采用气焊或剪切机进行钢筋下料,然后用研磨机手工打磨,采用国内生产的焊接设备进行气压焊接。该方案优缺点:设备费用相对便宜,但故障率高,现场施工携带不便,由于是人为操作,所以钢筋的压接端面出现凹凸不平,平面粗糙倾斜,压接时里边吸入空气成分,使端面氧化,不能保持气压焊接稳定性,会导致压接后的钢筋出现从压接面断裂的不合格现象发生,无法保证稳定的气压焊接质量。

(2)方案二:用钢筋常温直角切断机进行钢筋切割下料,采用日本产便携式气压焊接设备进行气压焊接施工。该方案优缺点:钢筋常温直角切断机切割面保持在直角状态,不用打磨,具有高速的切断功能,在原地切割,极大提高生产效率,焊接设备简便,便于现场操作,设备故障率低,费用相对较高。

(3)方案三:采用钢筋常温直角切断机进行钢筋切割下料,气压焊接采用国内生产的焊接设备。该方案优缺点:钢筋端面处理质量能保证,但焊接设备故障率高,功效难以体现。

(4)综合三方面考虑:焊接质量;施工方便;经济适用性,最终确定最佳方案为:购买日本产便携式气压焊接设备,钢筋常温直角切断机进行钢筋端面切割下料。

(5)方案比选表 1。

(6)根据工程及企业实际情况,分析影响施工实施的要素有气压焊接的施工工艺、钢筋端面处理质量、各流程的具体实施。同时,根据影响钢筋气压焊接实施的要素制定了相应的对策,见表 2。

表1 方案比选

表2 影响钢筋气压焊接安施的要素及相应对策

5 施工工艺及流程

5.1 施工工艺流程图

施工工艺流程如图 1。

图1 施工工艺流程图

5.2 专业知识培训

根据工艺流程,为加强工人质量意识教育,组织进行了专业的知识培训。施工前,由技术负责人进行质量意识教育,并聘请专业技术人员在加工场进行实地操作演练,对操作人员进行培训。

5.3 钢筋常温直角切断机切割钢筋

(1)钢筋备料:计算钢筋下料长度时,应考虑焊接接头的压缩量,每一接头的压缩量约为一个焊接钢筋直径的 1.0～1.2倍长度;使用钢筋常温直角切割机进行钢筋切割,切除钢筋端头弯曲部分,端面必须与钢筋轴线相垂直,边角毛刺及端面铁锈、油污和氧化物应清除干净,使其露出金属光泽,不得有氧化现象。

(2)钢筋切割工序:首先在准备切断的钢筋上划好线标记→直角切断机的L型固定金属将钢筋卡住→固定手柄拉向紧固侧、抓爪将钢筋卡紧→打开马达开关,按动切断操作手柄、切断钢筋。在刚开始切割钢筋和要完成切割时,切割进刀要小心放慢。

(3)进行端面切割处理后的钢筋应及时焊接加工,以免表面氧化影响焊接质量。

5.4 气压焊接设备施焊

(1)检查焊接设备:对加热器的射吸能力进行检查,保持射吸力正常,并各阀门有效灵活,各部位不得有漏气,然后点燃加热器检查火焰形状,必须使每个喷嘴喷出的火焰在中心形成一个环型平面;卡具钳口中的 V型垫块应适合待焊钢筋的直径,螺栓螺母转动灵活,注意对各个转动部位加注润滑油,夹具应装夹灵活,便于操作;检查整个油泵系统是否正常,保证有足够的液压油,缺油时必须加注液压专用油(不得用其它油料代替),加注液压专用油必须过滤,防止杂物带入泵内,油缸活塞复位灵活,整个油路系统不得有泄漏,防止因油管微裂而喷出油雾引起爆燃事故。

(2)安装卡具及接长钢筋:在待焊钢筋上安装卡具,调整螺栓位置,最大限度靠近钢筋。两待焊钢筋留有 3～5mm缝隙,空隙不可过大或过小,并保证两待焊钢筋的同心度,上下钢筋轴线的相对偏心量不得大于钢筋公称直径的 0.15倍,且同时不得大于4mm。

(3)油泵压力与加压:根据不同的待焊钢筋直径设定油泵控制压力;卡具按要求固定好后,开动油泵进行加压,使两待焊钢筋端面顶紧。

(4)碳化焰加热:点燃环管形加热器,先用碳化焰进行加热,对准两钢筋接缝处集中加热,并使其内焰包住缝隙,防止钢筋端面产生氧化。

(5)中性焰加热:使用中性焰加热,在加热器不离开钢筋缝隙的前提下,做均匀圆弧运动,使得每个加热器焊嘴火焰轮流接近钢筋缝隙,直至钢筋端头至熔化状态,端部呈凸状时,即快速加压,挤出熔化金属,并墩粗成型,在开始加压时可适当减少氧气供应量;在加压时要宽幅移动加热器,镦粗区最大直径为钢筋直径的 1.4～1.5倍,长度为钢筋直径的 1.1～1.2倍时,停止加压,用火焰吹烤镦粗区表面几秒钟,使镦粗凸起部分均匀平缓。

(6)焊接质量检验:墩粗后,对外观质量进行检查,外观应该使两钢筋同心,接头墩粗长度和直径符合规定,表面无裂纹,如有轻微焊接问题可及时采取补救措施,例如墩粗直径不足,可继续加热加压。(7)成型后拆卸卡具:停止加热加压后,待接头红色消失,即接头呈暗红色,(约 400～500℃)即可拆除卡具,继续自然冷却,注意不要用冷水等其他物质强行冷却。